ÚLOHY ZADANÉ FORMOU DISKUSE ANEB JAK OTÁZKY POMÁHAJÍ ROZVÍJET MYŠLENÍ A UČENÍ ŽÁKŮ

ÚLOHY ZADANÉ FORMOU DISKUSE ANEB JAK OTÁZKY POMÁHAJÍ ROZVÍJET MYŠLENÍ A UČENÍ ŽÁKŮ TASKS IN THE FORM OF DISCUSSION OR HOW QUESTIONS CAN HELP TO DEVELOP THINKING AND LEARNING OF PUPILS EVA HEJNOVÁ Katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta UJEP v Ústí nad Labem, ČR Abstrakt V současné době roste důraz na rozvoj dovedností používat metody vědeckého zkoumání, který je silně proklamován také na evropské úrovni. Při vymezování obsahu fyziky na základních školách je proto třeba se zaměřit zejména na rozvoj takových dovedností jako je schopnost rozpoznávat a řešit problémy, plánovat a rozvíjet vlastní učení a posuzovat a kriticky hodnotit vlastní i cizí závěry. Tyto dovednosti lze označit z hlediska perspektivních potřeb žáka jako klíčové. Jednou z vhodných metod, která je v zahraničí využívána, je vyučovací metoda založená na úlohách, jež jsou žákům předkládány ve formě diskuse (v zahraničí nazývané concept cartoons). Tento typ úloh umožňuje rozvíjet kritické myšlení žáků, odbourávat jejich chybné intuitivní představy a v neposlední řadě se také může stát vhodným východiskem pro experimentování žáků a jejich další bádání. Děti se tak přirozeně učí klást výzkumné otázky, formulovat hypotézy a ověřovat je pomocí pokusu, navrhovat vysvětlení a zdůvodňovat svoji argumentaci. Mnohé zahraniční výzkumy ukázaly, že úlohy jsou dobře využitelné i v běžné školní praxi. V příspěvku jsou prezentovány dva soubory úloh zadaných formou diskuse pro témata Pohybové zákony a Gravitace, které jsou určeny zejména pro žáky základních škol. Je také uvedeno několik konkrétních úloh a stručně popsáno, jak lze s úlohami pracovat ve výuce. Kľúčové slová: řešení problémů, kritické myšlení, intuitivní představy, concept cartoons Abstract At the present time the emphasis on inquiry based science education increases. This type of education includes the methods of scientifical investigation and it is strongly proclaimed also on the European level. During the specifying of subject mater of physics at lower secondary schools it is especially necessary to aim at the development of such skills as the ability to identify and solve problems, plan and development self-learning, judge and assess own and foreign conclusions. These skills are indicated as key skills from the viewpoint of future needs of a learner. One of appropriate methods is a method based on the tasks that are presented in form a discussion (abroad called concept cartoons ). Concept cartoons namely provide a stimulus for discussion and argument, challenge and develope the learners ideas, promote thinking and reasoning, help learners to ask their own questions, provide starting points for scientific

investigation and enquiry etc. This approach is defended by numerous researchers as challenging of critical thinking and developing of conceptual thinking and they are well useful in a common school practice. The concept cartoons consist of cartoon-style drawings showing everyday or some interesting situations. The cartoon characters (usually three or four children) put forward alternative viewpoints about the science involved in the situation and the format of the task invites pupils to join in debate with the cartoon characters. Typically a concept cartoon is used as the focus for a group discussion, which can then lead on to investigations to decide which of the viewpoints put forward is the most acceptable. In the contribution two sets of tasks in form of concept cartoons are presented, the first one on topic Motion and force, the other one on topic Gravity. The tasks are designed for learnerss at the age of 13 to 15 (i. e. the pupils of lower secondary schools). Some examples of concept cartoons from the sets are included in the paper and some possibilities of the using of tasks for teaching are described. Key words: problems solving, critical thinking, misconceptions, concept cartoons 1 Úvod V České republice je v současné době aktuálním tématem změna koncepce výuky fyziky, či obecněji přírodovědných předmětů. V této souvislosti je velká pozornost věnována problematice badatelsky orientované výuky (Papáček, 2010; Činčera, 2014). Současné pojetí přírodovědného vzdělání, které by měli ve škole získat všichni žáci, zdůrazňuje zejména rozvoj obecného porozumění důležitým pojmům; porozumění metodám, pomocí kterých věda získává důkazy na podporu svých tvrzení; pochopení silných stránek vědy i jejích omezení ve skutečném světě; schopnost z předkládaných skutečností a informací vyvodit správné a podložené závěry, na základě předložených důkazů kriticky posoudit výroky lidí a odlišit názory od tvrzení podložených důkazy (PISA, 1999). Z hlediska vymezování obsahu fyziky na základních školách je proto třeba se zaměřit zejména na rozvoj takových dovedností jako je schopnost rozpoznávat a řešit problémy, plánovat a rozvíjet vlastní učení a posuzovat a kriticky hodnotit vlastní i cizí závěry. Tyto dovednosti lze označit z hlediska perspektivních potřeb žáka jako klíčové (Belz, 2001). Výsledky výzkumů ukazují, že k rozvoji výše uvedených kompetencí, může významně přispět uplatňování konstruktivistických přístupů ve výuce (Naylor, Keogh, 1999). Východiskem tzv. kognitivního konstruktivismu je, že žák si své poznání konstruuje zejména na základě vlastních zkušeností (Mandíková, Trna, 2011). O tomto pojetí výuky je k dispozici již poměrně značné množství teoretických studií, dosud ale chybí větší propojení konstruktivistických přístupů s běžnou školní praxí. Důvody jsou pro to různé, počínaje často velkým počtem žáků ve třídách a nedostatkem času a vhodných materiálů i chybějících metodických návodů, jak tyto přístupy v hodinách fyziky používat konče. Navíc nelze pominout skutečnost, že uplatňování konstruktivistických přístupů není snadné ani pro učitele, ani pro jejich žáky. V tomto příspěvku bych ráda představila vyučovací metodu založenou na úlohách, které jsou žákům předkládány ve formě diskuze (obr. 1) a které umožňují rozvíjet kritické myšlení žáků a odbourávat jejich chybné intuitivní představy. Tato vyučovací metoda vychází z konstruktivistických přístupů a zároveň poskytuje velký potenciál pro využití v běžné školní praxi. V zahraniční literatuře jsou úlohy zadané formou diskuze označovány jako concept cartoons (Naylor, Keogh, 2010). V české odborné literatuře

není pro tento typ úloh zatím zaveden žádný ustálený český název. Někteří čeští učitelé označují neformálně tyto úlohy jako úlohy s bublinou nebo bublinové úlohy. Obr. 1 Ukázka úlohy (Naylor, Keogh., 2010) 2 Úlohy zadané formou diskuse Úloha zadaná formou diskuse má nejčastěji má podobu kresby, často ve stylu komiksu (obr. 1), ve které vystupují zpravidla tři nebo čtyři mluvčí (často to bývají děti, ale mohou to být i komiksové postavičky, pro menší děti se požívají i obrázky zvířat apod.). Tento typ úloh byl původně vytvořen pro 9 až 13tileté žáky, ale v současné době jsou používány v zahraničí ve všech fázích primárního i sekundárního vzdělávání (Stephenson, Warwick, 2002). Mnoho dosud provedených výzkumů již jasně ukázalo (Driver et al, 2003), že děti si do výuky přinášejí vlastní poznatky a představy o okolním světě, označované jako prekoncepce, někdy též jako intuitivní představy, miskoncepce, mylné představy apod. Učitelé se s těmito představami při své výuce běžně setkávají a vědí, že je často velmi obtížné tyto představy změnit. Úlohy zadané formou diskuse vycházejí z těchto výzkumů, proto se počet diskutujících zpravidla odvozuje od počtu miskoncepcí, které byly pro danou oblast výzkumy identifikovány (Mandíková, Trna, 2011). Diskutující postavy vyslovují své názory na předložený problem, který často nebývá explicitně formulován a vyplývá přirozeně ze situace znázorněné na obrázku (obr. 1). V úlohách prezentovaných v tomto článku je úvodní problém předložen ve formě stručného textu, který má nejčastěji podobu jedné nebo dvou oznamovacích vět, jež vyslovuje postava Einsteina (obr. 2). Kresba znázorňující situaci, o níž se diskutuje, je nahrazena zpravidla fotografií (ne každý učitel bývá dobrým kreslířem, ale přiměřená neumělost kreseb nebývá na škodu a v zahraniční literatuře se často takové obrázky objevují). Jednotlivé mluvčí představují děti, které mají svá jména, což je při vedení diskuse mezi žáky, resp. mezi žáky a učitelem, velkou výhodou.

Z odpovědí jednotlivých mluvčích je zpravidla jedna z přírodovědného hlediska akceptovatelná, ale nutně tomu tak být nemusí. Problémy jsou zpravidla formulovány jako více, či méně otevřené, často nejsou explicitně v zadání uváděny žádné další podmínky a záleží tak na tom, jak si žáci sami úlohu zkomplikují úvahami typu to přece může záviset na, vezmeme-li v úvahu, že apod. Proto je v každé úloze zařazen jako poslední ještě jeden mluvčí, který žádný názor nevyslovuje, ale říká pouze Nemáte pravdu. Já si myslím, že. Tato forma nedokončené věty vybízí žáky, aby hledali i jiná možná řešení než ta, která byla prezentována diskutujícími dětmi. Při tvorbě bublinových úloh se klade důraz na to, aby fyzikální problémy, o nichž děti diskutují, vycházely ze situací, které jsou žákům blízké (problémy týkající se situací z běžného života) nebo jsou pro ně nějakým způsobem atraktivní (úlohy s astronomickou tématikou, mezipředmětově zaměřené apod.). Žáky tato forma zadání úloh velmi dobře motivuje k diskusi, během níž mohou vyslovovat své myšlenky, klást si vzájemně otázky, formulovat tvrzení, navrhovat vysvětlení a také zdůvodňovat svoji argumentaci. Tento způsob diskutování a přemýšlení o daném problému pomáhá rozvíjet vědecké myšlení žáků a pomáhá k rekonstruování chybných představ žáků. Velmi důležitým aspektem tohoto postupu je, že se žáci nebojí chybovat, neboť to není "jejich chyba", ale názor některého diskutujícího, s nímž se ztotožňují. Úlohy dovolují učitelům nejenom získat zpětnou vazbu o uvažování žáků, ale také se prostřednictvím názorů jednotlivých mluvčích zaměřit na ty miskoncepce, které jednotliví žáci mohou mít. Úlohy a následná diskuse je také často východiskem pro další zkoumání a bádání žáků a umožňují tak realizaci badatelsky orientované výuky (Berg et al, 2012; Kruit 2014). Při diskuzi, kterou mezi sebou žáci vedou, je velmi důležité to, že žák musí obhájit svoji myšlenku před ostatními, což je velmi účinný mechanismus pro rozvoj hlubšího pochopení daného přírodovědného pojmu nebo zákona. Žáci zažívají pocit nejistoty, neboť neslyší jen to, co je správně, ale zjistí, co si o dané věci myslí někdo jiný (např. jeho spolužáci), což vede k hlubšímu pochopení a také upevnění nového pojmu či poznatku. Žáci se tak učí nevěřit slepě pouze tomu, co říká a co si myslí učitel, což je dobrým předpokladem pro rozvoj jejich kritického myšlení. 3 Práce s úlohami ve výuce Bublinové úlohy je vhodné používat zejména pro skupinovou výuku, dovoluje-li to počet žáků v dané třídě (osvědčily se menší skupiny po třech až čtyřech žácích). Autoři této metody uvádějí (Naylor, Keogh, 1999), že je nejvhodnější, aby se nejprve každý žák s úlohou individuálně seznámil. Poté následuje diskuse ve skupině. V této fázi může do diskuse zasáhnout i učitel, pokud je to na místě. Velmi cenné je, pokud po diskusi následuje provedení pokusu (je-li to u dané úlohy vhodné a také možné), případně i rozsáhlejší bádání nebo jiná aktivita založená na výzkumu, která žáky dovede k ujištění, že jejich stanovisko je správné (tato fáze je důležitá jak pro žáky, kteří mají představy správné, tak i pro ty, co zastávají jiné názory). Potom následuje celotřídní diskuse, ze které vyplyne, která alternativa z nabízených odpovědí je nejpřijatelnější a proč jsou jiné alternativy méně přijatelné, nebo zcela nepřijatelné. Klíčové při tomto doporučovaném postupu je, aby si každý žák uvědomil, co vedlo ke změně jeho názoru na předložený problém. Jedině tak může dojít k rekonstrukci jeho chybných představ. Pro samostatnou práci žáků nebo pro práci ve skupinách jsou pro zvýšení efektivnosti celého procesu doporučovány pracovní listy (Kabapinar, 2005).

Výše uvedený postup může být samozřejmě různými způsoby modifikován. Žáci např. mohou do bublin psát vlastní vyjádření k danému problému, což je sice obtížnější, ale velmi cenné pro učitele, který tak může zjistit, jaké mají jeho žáci představy. Schopní žáci, kteří s bublinovými úlohami delší dobu pracují, mohou vymýšlet i vlastní úlohy i s možnými alternativními odpověďmi. Je také možné nechat žáky zahrát role, ve kterých žáci mohou stranit různým mluvčím, a obhajovat, proč je jejich názor správný apod. Úlohy lze zařadit ve všech částech vyučovací hodiny; mohou sloužit k motivaci, výkladu i opakování. Při práci s úlohami je možné také využít hlasovacích zařízení, přičemž lze hlasovat i o každé odpovědi zvlášť (Naylor, Keogh, 2010). 4 Příklady úloh k tématu Pohybové zákony a Gravitace Autorkou příspěvku byly vypracovány dva soubory úloh pro témata Pohybové zákony a Gravitace (každý soubor zahrnuje 16 úloh). Úlohy pokrývají většinu mylných představ uváděných v literatuře (Mandíková, Trna, 2011). Problémové situace jsou vybrány tak, aby byly přístupné žákům základních škol. Také formulace úloh jsou v maximální míře přizpůsobeny čtenářským schopnostem žáků na základní škole. Ke každé úloze je zpracována metodická poznámka, ve které je předložený problém podrobněji diskutován zejména z hlediska typických miskoncepcí, jež žáci obvykle v souvislosti se zadaným problémem zastávají. V dalším textu uvedeme ukázky tří úloh zadaných formou diskuse (obr. 2, 3, 4). Úloha Raketa Obr. 2 Úloha Raketa Stručný komentář k úloze Raketa Nejakceptovatelnější je odpověď je B. Raketa se pohybuje v prostředí, ve kterém na těleso nepůsobí žádná síla. Tuto zkušenost děti nemají, jednotlivá tvrzení si proto nemohou ověřit žádným pokusem v "pozemských" podmínkách (lze provést pouze pokusy, kde se podmínkám bez působení sil přiblížit, např. pomocí vznášedla apod.). Tato tato situace je pro ně nová, úvahy o této situaci mají podobu myšlenkového pokusu.

Úloha Míček Obr. 3 Míček Stručný komentář k úloze Míček Nejpřijatelnější je odpověď je A. Žáci se často mylně domnívají, že na míček působí gravitační síla a "síla ruky", která se postupně zmenšuje. Také se často mylně domnívají, že působení gravitace se neuplatňuje ihned po vyhození míčku, ale až s určitým zpožděním nebo poté, co přestanou působit jiné síly, v tomto případě síla ruky. Děti si myslí, že tato síla musí být větší než gravitační síla, jinak by se míček musel pohybovat dolů. Žáci se také chybně domnívají, že v bodě obratu přestane působit "síla ruky", která byla příčinou pohybu míčku vzhůru a začne působit gravitační síla, díky níž míček padá dolů. Úloha Létající ještěr Obr. 4 Létající ještěr

Stručný komentář k úloze Létající ještěr Nejakceptovatelnější je odpověď B. Děti si někdy mylně myslí, že pokud se těleso pohybuje ve vzduchu, gravitační síla na něj nepůsobí. Často si také myslí, že gravitační působení je nutně vázáno na atmosféru, která tělesa tlačí dolů, resp. na vzduch, který funguje v jejich představách jako jakési médium, jež je nutné pro existenci gravitace. Někdy se u dětí objevují i představy jakýchsi "molekul gravitace" (Mandíková, Trna, 2011). 5 Závěr Na základě toho, co bylo uvedeno výše, se domnívám, že vyučovací metoda založená na úlohách zadaných formou diskuze může pomoci při praktické realizaci konstruktivistického přístupu ve výuce. Tento typ úloh podporuje u žáků dovednost řešit problémy a kriticky uvažovat o předložených tvrzeních. V neposlední řadě mohou některé úlohy být také dobrým východiskem pro badatelsky orientovanou výuku a mohou sloužit jako nástroj k odhalování intutitivních představ žáků, na které se pak mohou učitelé ve výuce dále zaměřit. Poděkování: Příspěvek byl vypracovaný v rámci projektu: KEGA 1/2345/12 (Ako pripraviť príspevok na konferenciu DIDFYZ). Literatura Belz, H., Siegrist, M. 2001. Klíčové kompetence a jejich rozvíjení. Praha: Portál, 2001. 375 s. ISBN 80-7178-479-6. Berg, E. van den, Kruit, P., Wu, F. 2012. Getting children to design experiment through concept cartoons. In Bridging the gap between education research and practice. Leicester: EU Fibonacci conference on Inquiry Based Science & Mathematics Education, 2012. Dostupné na: http://www.fibonacci-project.eu/resources/events/leicester-conference-2012.html. Činčera, J. 2014. Význam nezávislých expertních center pro šíření badatelsky orientované výuky v České republice. Sciencia in educatione, 2014, roč. 5, č. 1, s. 74-81. ISSN 1804-7106. Drivers, R., Squires, A., Rushford, P., Wood-Robinson, V. 2003. Making sense of Secondary Science. New York: Routledge Falmer, 2003. 210 s. ISBN 0-415-097657. Kabapinar, F. 2005. Effectiveness of Teaching via Concept Cartoons from the Point of View of Constructivist Approach. Educational Sciences: Theory & Practice, May 2005, vol. 5, no. 1, s. 135-146. ISSN 1303-0485. Kruit, P., van den Berg, E. 2014. Investigating with Concept Cartoons. In Active learning in a changing world of new technologies, ICPE-EPEC, 2013. Sborník. Ed. L. Dvořák, V. Koudelková. Praha, Univerzita Karlova, 2014. Dostupné na: http://www.icpe2013.org/uploads/icpe-epec_2013_conferenceproceedings.pdf. Mandíková, D., Trna, J. 2011. Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. 1. vyd. Brno: Paido, 2011. 245 s. ISBN 978-80-7315-226-0. Naylor, S., Keogh, B. 1999. Constructivism in Classroom: Theory into Practise. Journal of Science Teacher Education, May 1999, vol. 10, no. 2, s. 93-106. ISSN 1573-1847. Naylor, S., Keogh, B. 2010. Concept Cartoons in Science Education. 2. vyd. Sandbach: Milgate House Publishers, 2010. 194 s. ISBN 9780-955626081-1. Papáček, M. 2010. Badatelsky orientované přírodovědné vyučování cesta pro biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? Sciencia in educatione, 2010, vol. 1, no. 1, s. 33-49. ISSN 1804-7106.

PISA: Měření vědomostí a dovedností Nová koncepce hodnocení žáků. 1. vyd. Praha: ÚIV, 1999. 76 s. ISBN 80-211-0333-7. Stephenson, P., Warwick, P. 2002. Using concept cartoons to support progression in students understanding of light. Physics Education, March 2002, vol. 37, no. 2, 135-141. ISSN 0970-5953. Adresa: RNDr. Eva Hejnová, PhD., e-mail: eva.hejnova@ujep.cz Katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta UJEP v Ústí nad Labem, České mládeže 8, 400 96 Ústí nad Labem Česká republika